周浩
湖南冷水江新华能源发展有限公司 湖南 冷水江 417500
摘 要：在目前的热力管网系统中有许多问题亟待解决，诸如自动化与智能化程度偏低等，且传统的热力站管网仪器中常有接入网络困难等各种问题，以至于出现信息孤岛的现象。对于这些问题，物联网技术可以使其得到很好的解决，不仅能够对设备的全面接入进行感知，还可以使数据的实时监测与共享得以实现。
关键词：热力管网系统；物联网网关；设计
1物联网网关技术需具备的功能分析
1.1广泛的接入能力
感知延伸层所应用到的通信技术标准非常的广泛，最为常见的有Lonworks、ZigBee以及RUBEE等。各种技术彼此之间缺乏一定的兼容性，可以说是针对不同的应用展开的。举个例子来说，Lonworks主要是应用于楼宇自动化当中，而RUBEE则主要适用于恶意环境当中。在这种情况下，物联网网关也就需要建立更加标准、而又完善的适配层及接口，以此来为接下来的各项通信技术之间的互联互通打下良好的基础。
1.2协议转换能力
物联网网关有着极为广泛的接入能力，它承担着网络连接中枢的功能，因此也就具备完善的通信协议转换能力。具体来说，所涉及到的转换类型主要包括：将上层下发的数据包进行相应的解析，进而解析成为感知层协议能够识别的控制指令；从不同的感知网络到接入网络的协议转换等等。
1.3强大的管理能力
我们要想最大限度的确保系统的安全、稳定运行，我们就需要具备完善的管理能力。首先，网关设备的管理主要包括权限、数据、故障管理以及远程控制、升级等各个方面。其次，网关对连接的子网内各节点的管理主要包括获取节点的状态以及属性等信息，还包括诊断以及升级维护等方面的内容。虽然子网的技术标准以及协议的复杂性存在着巨大的差异，那么我们所管理的内容也必然存在着一定的差异，但是，在这一过程当中，我们却依然能够使用一个统一的管理接口技术来统一管理感知网络以及末梢网络节点。
1.4信息处理能力
将物联网网关技术应用于电力系统当中，能够获取到更加全面的信息。我们都知道，即使是在同一电力系统当中的设备，也是包含着温度、湿度以及电压等众多信息的。如果我们采取直接传输的方式，那么信息传输效率必然非常的低。在这种情况下，物联网网关就需要就需要加强对这一系列信息的整合力度，进而在有效降低对象信息的冗余度的同时，促进信息传输效率的提高。
2热力管网系统现状
近年来，我国的集中供热系统一直在快速发展，其建设与技术都得到了十分显著的进步，然而城市热力管网系统仍有许多问题亟待解决。首先需要解决的是原始供暖系统与现代集中供热系统并存的问题，且还广泛存在有小型分散的供热形式。在很长一段时间里对热力站仪表进行的监控，使用的都是人工抄录与控制的方式。除此之外，还有动力设备与运转状态等多个方面也是如此，以至于出现信息无法及时采集且控制调节不稳定等多种问题。其次是城市热力供热系统规模较大的问题，每一个热力站以及其供热系统都十分独特，其互不相同，不仅有着诸多影响参数，且供热系统反应较为滞后。以至于在如今的热力站中，无法使自动控制技术得到最好的发挥，且供热系统也无法达到最佳运行状态，导致热能的利用率十分低下。最后是系统中一些较早的管网出现老化的问题。由于管网老化，使得供热运行中管网出现各种滴漏情况，这种现象时常发生却难以及时发现。另外，供热管网有着高温高压等特征，其管内有着较高温度的水介质，管道运行也有着较大的运行压力，以至于对出现问题的管网进行抢险时有较高的风险与难度。面对热力管网系统中所存在的各种问题，本文针对物联网网关进行了相应的研究与设计。对于底层的各类传感器及仪表的差异性，进行了全面接入及屏蔽，使得热力站的各项数据能够得到准确及时的获取，同时也使热力管网系统能够得到高效运行。
3物联网网关设计
3.1总体解决方案
在如今的热力管网系统中，热力站可以被分为有人值守与无人值守两种。而其中的传统热力站设备都十分老式，例如其传感器与控制器等，都是非智能设备，只有通过有线方式才能对其进行连接。对于这两种热力站，可以通过与物联网网关的设计进行解决。针对于物联网网关的总体方案设计，大致在感知层、传输层以及应用层方面的设计。首先是感知层，主要是各类感知终端，以及相关的热力仪器仪表。其次是传输层，包括PAN/LAN/3G/4G网络以及物联网网关等。最后是应用层，其包含有终端用户以及数据库服务器等。
针对于热力站现场的各类传感器以及热表，进行实时数据的动态采集。通过有线与无线两种方式，将数据传输至物联网网关，并对底层数据的差异性进行屏蔽。另外，还可以接入管理系统，以便更全面的对热力站进行监测，并及时进行预警，以免出现各种安全事故。
3.2功能介绍
在目前的热力管网系统中，物联网网关有着以下几个方面的功能。
首先是全面接入能力。通过对底层数据进行接收，在网关系统中接入类型及制式都不相同的传感器与热表。同时对底层传感网络的差异性进行屏蔽，以便更好的进行数据全面接收。
其次是协议及数据适配能力。对于下层標准格式不同的数据，统一进行封装，以此来使不同感知网络的协议得到改变，成为统一的数据与信令。对上层下发的数据包进行解析，使其成为感知层协议，最终完成对信令与控制指令的识别。
最后是可管理能力。物联网网关能够使子网内感知节点的管理得到良好的实现，除了能够对节点的标识与状态等进行感知之外，还能更好的对其进行远程控制以及诊断维护等。子网有着不同的技术标准，因此其支持协议的复杂性也有很大的区别，进而导致网关也有着不同的管理能力。用户通过各种方式能够对网关进行配置管理。
3.3通信接口设计
在物联网网关的通信接口设计方面，除了对上广域通信接口的设计十分重要外，对下近距离通信接口的设计也至关重要。通过对C/S模式进行采样，以约定端口监听的形式，使数据的今天更具有周期性，在对上传的数据进行协议的同时，也对其数据进行解析与转换。而对于底层的感知终端网络，ModBusTCP协议通信是重中之重。而对于上层的接入管理平台，其对上接口主要通过太网TCP/IP标准进行建立。请求/响应是通信接口设计的主要模式，其通信连接主要通过Socket进行建立，同时其需要与目的IP地址与端口进行绑定。
3.4数据采集与传递流程
数据采集与传递流程的配置文件中，除了存放有相关数据采集器的IP地址之外，还有数据采集的时间间隔等。同时，在物联网网关与接入管理平台以及数据采集器等进行连接之后，可以进入到数据采集的循环之中，除非管理员将该循环终止，否则物联网网关都会对间隔执行数据采集与传递流程进行固定发送。
结束语
综上所述，随着时代的不断进步，互联网逐渐被淘汰，取而代之的是物联网。物联网技术凭借自身的巨大优势，将其应用于电力行业以及智能家居行业，不仅有效的降低了接入成本，而且还实现了标准化、简单化接入，这为接下来物联网网关技术的应用打下了更加良好的基础。
参考文献：
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[3]马选斌，彭昭，刘威，杜旭.一种RFID网络安全解决方案[J].微计算机信息，2007（32）.
个人简介：周 浩(1987-)，男，湖南浏阳人，工程师，主要研究方向为智能电网、综合智慧能源、配电网工程设计、集中供热工程运行、安全管理。
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